焦炉煤气质量标准

焦炉采用焦炉煤气或高炉煤气加热时,通常选用孔板流量计来计量煤气的用量。由于焦炉煤气中含有焦油、萘、氨、硫化物和氰化物等杂质,存在一次取压口与引压管路易堵塞、计量不准确、在线清扫困难等问题。为了保证计量的准确性并降低维修人员的劳动强度,经摸索,制造了一种实用的现场专用设备,并总结出了一种有效的处理方法,较好地解决了上述问题,取得了良好的效果,满足了生产要求。炼焦是将配制好的洗精烟煤通过高温干馏,得到高炉炼铁需要的冶金焦或其他的焦炭及气体燃料——焦炉煤气和有关化工产品。焦炉采用自产并经过精制处理的焦炉煤气或高炉冶炼过程中产生的高炉煤气加热,将配制好的洗精烟煤在炭化室加热到950~1050℃变成焦炭。焦炉炉体的特性,决定了焦炉加热与生产具有长期高度连续性的特点,通过配套回炉焦炉煤气或高炉煤气管道体系来保证加热的连续性。由于高炉煤气热值低,为了保证焦炉加热的要求,需要掺混9%的焦炉煤气进入高炉煤气系统及使用焦炉煤气进行炉头补充加热。每座焦炉加热使用的焦炉煤气约占其自身煤气发生量的45%左右,对于一座65孔,高4.3mm,宽407mm达到设计生产水平的焦炉,其焦炉煤气的使用量约9000m3/h。通常一座焦炉在其一代炉龄里,头几年与zui后的几年都采用焦炉煤气加热,中间可以采用高炉煤气或焦炉煤气加热。由于焦炉生产的能耗较大,为了控制能源消耗,保证加热及方便不同焦炉之间的比较,需要安装计量仪表和参与加热控制的计量仪表。1孔板流量计的使用1.1孔板流量计的工作原理燃气计量仪表有容积式流量计、速度式流量计、差压流量计和涡街式流量计。差压流量计又叫节流流量计,是工业上应用zui广的一种测量流体流量的仪表,根据节流件的不同分为孔板、喷嘴和文丘里管3种。由于孔板流量计结构简单,制造成本与加工精度要求相对较低,安装与使用方便,使用寿命长、适应性较广,已标准化且焦炉煤气中含有焦油、萘、氨、硫化物和氰化物等杂质,为了保证计量的准确性并达到计量仪表在管道上的布局要求,通常选用标准孔板作为检测的节流装置。其工作原理是流体在管道中通过孔板时,突然断面缩小,流体的动能发生变化产生一定的压力降,压力降的变化与流速有关,此压力降可通过孔板前后测压点的引压管路（图1）,借助差压计测出,经现场变送器转换成标准的电信号传输,经组合仪表处理后可在线显示实际的煤气用量并累积计算。压力差与体积流量的关系式如下。1.2孔板流量计在焦炉上的使用（1）焦炉煤气总管?焦炉煤气加热时,煤气总管上装有显示每小时用量的孔板流量计（图1）,其一次取压口一般采用标准的一英寸法兰连接,通过测量孔板前后的压力降并经组合仪表处理后可在线显示实际的煤气用量并累积计算。（2）机焦侧混合煤气支管?高炉煤气加热时,显示每小时用量的孔板流量计（与图1原理相同）,其一次取压口一般采用标准的角接法,通过测量孔板前后的压力降并经组合仪表处理后可在线显示实际的煤气用量并累积计算。此外,还可将测得的煤气量信号反馈现场执行机构控制翻板开度来调节煤气用量。1.3使用中问题由于焦炉煤气中含有焦油、萘、氨、硫和氰化物等杂质,长期使用后,流量检测系统的一次取压口、引压管路极易发生堵塞使其不畅通,导致流量无法准确测量。更令人头痛的是焦炉煤气内的杂质吸附在孔板的刀口上,使孔板孔径变小,造成孔板前后压力降增大而使煤气流量计量值增大甚至不能正常运行,严重影响焦炉煤气计量和用量的调节。由此可知,焦炉煤气孔板流量计存在一次取压口或引压管路易堵塞、在线清洗频繁且困难、仪表维修工作量大、测量不准确等问题。由于焦炉煤气的使用量较大,而发生的周期短,处理又比较困难,而且必须在正常生产时进行,增加了维修人员的劳动强度。为了保证计量的准确性并降低维修人员的劳动强度,必须找到有效的清扫方法。2解决方法2.1孔板清洗方法对于孔板、孔径因积焦油、萘等杂质变小问题,通常的清洗方法是停止加热拆下清洗、更换孔板、从引压管路通入蒸汽清洗,从孔板前冷凝液排放管中用蒸汽管或水管清洗等。该方法使用时需要停止加热,影响了焦炉的正常生产。带气作业时有煤气泄漏影响安全、在线用蒸汽清洗时几千立方米每小时的煤气流量带走了蒸汽热量,中低压冷水不能融化焦油、萘等杂质,故清洗效果不理想。经过长期的摸索后,制造出了一种取材方便、投资少、制造简单、现场安装搬运调试方便的专用设备（图2）,并总结了一种有效的处理方法解决了上述问题。使用方法为:将图2所示的设备搬到现场安装好,向铁桶6内注满水,用蒸汽加热到60℃以上,开动增压泵4,待看到高压水枪1侧出口小孔的水流稳定且压力表上显示达到4~8MPa后,关闭图1中计量阀门7,打开计量变送器8上方的平衡阀,拆下丝堵4,将图2中带有比枪管孔径稍大丝堵2的高压水枪1,从图1中冷凝液排放管3伸入,上好丝堵2,打开阀门5,高压水枪喷孔对准孔板上下并小角度转动,将孔板冲洗干净。该方法的优点是设备投资少,搬运、安装、调试方便,操作简单,在线清洗不需停止加热,水流在比枪管稍大的丝堵处起液封煤气的作用,操作安全,高压热水清洗效果好,清洗后的计量准确。2.2一次取压口及引压管路的清扫对于一次取压口及引压管路堵塞问题,通常的方法是用蒸汽或高压氮气清扫。由于通常的蒸汽压力只有0.5MPa左右,一次取压口径又小,堵塞不严重时,该方法是可行的,若堵塞严重,该方法的使用效果不理想。为此,将用于孔板清洗的设备去掉图2中1、2、3后与引压管路连接好清扫,然后用蒸汽清扫,效果较好,保证了生产需要

煤化行业作为能源消耗比较大、污染排放物比较多的一个行业,在生产运作中势必产生大量的焦炉煤气,因此要对其进行脱硫处理.一方面可以减少其对设备的腐蚀危害及维护成本,同时可以提高脱硫产品的回收质量,以便在循环使用中达到预期的目标.焦炉煤气不同脱硫方法的使用条件和范围上各有差异,这就需要明晰具体脱硫方法的特点,以便科学实效地应用,进而推动企业经济效益的提升.焦化企业在排放的时候对空气与环境的危害非常大，因为其中含有大量的硫化氢物质。近年来，焦化企业所取得的发展有目共睹，尤其是在技术更新和科学化、标准化、规范化管理方面下了很大功夫。此外焦化行业针对环境治理，也取得了很大成效。进而弥补了传统脱硫工艺脱硫效率的不足，而且还可以从煤气脱硫中回收硫氰酸铵、硫酸铵等高附加值的产品。改变了焦炉煤气脱硫产生废液危害物质的现状，实现了变废为宝。焦炉煤气在生成的时候会有很多的因素导致产量和用途的区别，所以焦化企业在对焦炉煤气进行脱硫处理时也要根据实际情况来选择适当的方法。总体来说，煤气的脱硫方法按吸收剂形态划分一般可为干法和湿法两大类。1 焦炉煤气脱硫方法的意义焦炉煤气脱硫处理在实际中的作用值极高，大大降低了煤气中硫化氢和燃烧后生成二氧化硫的含量，有力地减少了有毒物质的污染。而且可以有效保护周围的环境，还有助于企业降低生产成本、提高生产效率。此外还能够促使钢铁企业生产出优质的钢材，并防止设备的腐蚀。另外回收之后的硫磺还可以用到其它的生产领域。因此在实际的应用中要根据煤气脱硫方法的特征选择适当的方式，在保证质量的基础上提高实效。随着社会和行业的发展，也在持续推动着焦炉煤气脱硫方法的不断创新与完善。2 对焦炉煤气脱硫方法的比较研究2.1 干法脱硫的原理简单来讲，干法脱硫的原理是通过利用氢氧化铁或及其合剂作为催化剂来达到脱硫的目的，以脱除煤气中的硫化氢物质，多采用固定床原理，操作相对简单可靠，脱硫精度高，但处理量小。干法使用的脱硫剂为氧化铁、氧化锌、氧化铜、氧化钙、氧化锰、活性炭、分子筛以及复合氧化物，甚至还有近年来出现的第二代脱硫剂氧化铈等，其中常用的还是以铁系和锌系脱硫剂为主。2.2 干法脱硫的的特点干法脱硫的适用范围相对较窄，但是脱硫精度很高。干法一次脱硫有利于气体中的氢氧化铁的清除。干法脱硫的使用特征包括设备占地面积小，这样就会节约前期投资成本，并且脱硫的效率十分高，只要按照规定的标准进行脱硫就可以满足城市煤气的供需关系。干法脱硫通常又可以分为两种形式：箱式和塔式。两种方式在使用上各有优势，箱式的需要相对大的占地空间，且具体操作起来的环境质量没有塔式的舒适，在脱硫过程中比较容易更换脱硫剂，成本费用也不是很高。而塔式脱硫占地面积比较小，环境也好，但是设备的成本相对高一些。2.3 湿法脱硫的原理湿法工艺是利用液体脱硫剂脱除煤气中的硫化氢，按溶液的吸收和再生性质又分为湿式氧化法、化学吸收法、物理吸附法和物理—化学吸收法。其在，湿式氧化法是采用脱硫催化剂在[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相[/color][/url]下进行氧化还原反应，使被弱碱溶液吸收的硫化氢随即被氧化成单质硫析出来，同时吸收液得到再生。该法是焦炉煤气脱硫比较普遍使用的方法，其实质就是使硫化氢被氧化生成单质硫；此外，化学吸收法、物理吸附法和物理—化学吸收法这三种方法主要用于天然气和炼油厂的煤气脱硫，不能直接回收硫磺，在焦炉煤气脱硫中较少使用。随着技术的进步，针对湿法脱硫改进及创新方法很多，例如：FRC 法、HPF 法、OPT 法、DDS法、MEA法、AS法、ADA法及改良ADA法、TH法TV法和PDS法等等。

摘 要：为了找到焦炉煤气组分气相色谱法分析最优的分析条件，使用自装柱，通过正交实验设计，研究了分析　　条件对分析结果的影响。结果表明：最优分析条件为：载气流速：43ML/min；柱箱温度：室温；检测器桥电流：　　120mA；检测器温度：100℃。通过分析可得出如下结论：柱箱温度是影响分析的主要条件，而载气的流速、检　　测器温度和检测器桥电流的影响并不显著。　　关键词：组分分析；焦炉煤气；气相色谱法；装柱; 正交实验　　0 引 言　　焦炉煤气中含有多种组分，如甲烷、氢气、一氧化碳、氧气和氮气等。焦炉煤气中各组分含量关系到燃气的热量、华白数等一系列重要参数。因此，焦炉煤气中各组分含量的精确检测对于燃气生产和输配企业来说非常重要。气相色谱法作为一种高选择性、高效能和高灵敏度的分析手段，被广泛应用于各种气体的分析检测中。国家早在1989 年就制定了GB10410.1-89《人工煤气组分气相色谱分析法》国家标准。在几十年的应用中发现了不少问题，有很多作者对其进行了分析和改进，并与传统的化学分析法作了比较。但是，其中仍缺乏对分析条件系统研究，缺乏详细、系统的实验数据。国家在2009年又出台了新的国家标准GB/T 10410-2008《人工煤气和液化石油气常量组分气相色谱分析法》，并对相关内容进行了修改。在新出台的标准中柱箱温度的适用范围缩小了。这说明在旧标准所规定的温度条件值得商榷。在新标准出台之前，实验室的分析测试中也发现了同样的问题。另外，由于分析过程中，　　焦炉煤气中CO2 在分子筛上存在不可逆吸附，分子筛遇水也会老化，因此，在实际测试过程中需要经常更换色谱柱。如果操作者在实验室能够自行填充色谱柱，则更为方便。针对以上问题，作者对色谱柱的填充过程进行了研究，自行填装了色谱柱。并使用自填柱，通过正交设计方法，讨论了分析条件对分析结果的影响，确定了最佳测试条件。　　1 实验　　1.1 实验仪器及试剂　　气相色谱仪（；热导检测器（TCD）取样袋（光明化工研究设计院）；标准气（北京兆格气体科技有限公司）；氮气（鞍山鸿泰低温设备厂）；氢气发生器（天津市分析仪器厂）；样品取自鞍山市管道焦炉煤气。　　色谱填料：13X 分子筛、GDX-104 填料（天津化学试剂二厂）；空色谱柱（内径3 mm，长3 m 的色谱柱一根，装填13X 分子筛；内径2 mm，长2 m色谱柱一根，装填GDX-104 填料）（大连伟达分析仪器厂）。　　标准气（? (CO2)=2.03%；? (CO)=7.12%；? (CH4)=30.4%；? (O2)=0.508%；? (N2)=9.19%；H2 为平衡气）（光明化工研究设计院）。　　1.2 气相色谱柱的装填　　首先用碱溶液将空柱管清洗干净，然后用清水将柱管中的碱液冲洗干净，放置到烘箱中烘干，待用。按一定的填充密度/ML）， 根据柱体积计算所需的填料质量，并用电子天平称取，待用。　　在柱的一端用玻璃丝绵堵住，用自制的装柱配件将柱连接到真空泵上，另一端通过装柱配件连接到柱头。将填料少量、多次地填到装柱漏斗中，并用真空抽吸，并不断震荡柱，使填料填充均匀。待柱装满后，将柱的另一端也用玻璃丝绵堵住，并标注填充方向。　　在通氮气的条件下，将柱在200 ℃下，老化4 h，然后测试柱效和分离效果。　　1.3 气相色谱法分析焦炉煤气成分条件的选择　　由于焦炉煤气中含氢气、甲烷、氧气、氮气、　一氧化碳、乙稀和乙烷等多种气体，不能在一个分析条件下进行全分析。因此，需要在不同条件下对不同组分进行分析。本论文采用表1 所示的条件对焦炉煤气进行分析，其它分析条件则通过实验作进